輸電線路防雷技術(shù)的應(yīng)用

李旭鑫

（廣東電網(wǎng)公司潮州供電局，廣東 潮州 521000）

因?yàn)楦鞣N建設(shè)條件的需要，很多輸電線路和輸電設(shè)備在大部分情況下都是露天安裝，這樣一來(lái)，自然環(huán)境對(duì)這些設(shè)備的影響會(huì)相應(yīng)變大。對(duì)于輸電線路而言，最主要的天氣影響即為雷擊。而輸電線路很容易因?yàn)槔讚舫霈F(xiàn)的強(qiáng)電流而受到嚴(yán)重的損害，從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)作。嚴(yán)重的情況下，還會(huì)引起火災(zāi)，造成生命財(cái)產(chǎn)的損失。我國(guó)由于很多地方的地形因素不同，環(huán)境因素不同，地質(zhì)因素和經(jīng)濟(jì)因素的不同，導(dǎo)致需要輸電線路安裝的質(zhì)量也不同。所以在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展輸電線路的防雷技術(shù)的研究難度比較大。

1 雷電對(duì)輸電線路造成的危害

從輸電線路以及電網(wǎng)的安全考慮，雷電對(duì)輸電線路的危害主要有兩個(gè)方面：一、雷電通過(guò)輸電線路時(shí)，能產(chǎn)生較高的過(guò)電壓，造成繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘，運(yùn)行線路被切斷，給經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失；考驗(yàn)電力設(shè)備的承受能力和絕緣水平，給人員、電力設(shè)備造成威脅。二、雷電會(huì)給輸電線路帶來(lái)巨大電流，導(dǎo)致雷電擊中點(diǎn)炸毀、燃燒，導(dǎo)致輸電導(dǎo)線損壞或熔斷，巨大電流產(chǎn)生時(shí)有強(qiáng)大的電動(dòng)力，會(huì)造成電力設(shè)備不同程度的機(jī)械損傷。

電力系統(tǒng)自身的修復(fù)能力不能自動(dòng)恢復(fù)雷電導(dǎo)致帶來(lái)的災(zāi)害，造成設(shè)備損壞也需要很多時(shí)間和人力物力進(jìn)行檢修維護(hù)。春季和夏季是雷電發(fā)生集中的季節(jié)，電力系統(tǒng)在這一時(shí)期中斷將會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。夜晚、環(huán)境惡劣地區(qū)的雷電天氣發(fā)生性較大，也給檢修帶來(lái)困難。此外，運(yùn)行中的輸電線路更容易遭受雷擊的可能性。我國(guó)每年都有較多的雷電導(dǎo)致停電事故發(fā)生的報(bào)道，有效的防雷可以大大減少這些事故的發(fā)生，對(duì)于減少經(jīng)濟(jì)損失和提高電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行水平具有極其重要的意義。

2 雷害主要原因分析

根據(jù)相關(guān)專業(yè)人士多年的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于山區(qū)線路來(lái)講，實(shí)際高度的增加以及地形的影響，會(huì)導(dǎo)致繞擊率較高；而對(duì)于平原，丘陵地區(qū)的線路來(lái)講，則以反擊為主。根據(jù)以上的這些特點(diǎn)，山區(qū)線路應(yīng)盡量減小避雷線的保護(hù)角，選擇較好的防雷走廊，而且，從本質(zhì)上來(lái)講，最有效的防雷措施依舊是加強(qiáng)絕緣。與山區(qū)線路對(duì)比，平原和丘陵地區(qū)的線路最有效的防雷措施應(yīng)該是降低接地電阻。

其實(shí)導(dǎo)致雷擊有很多原因，我們必須準(zhǔn)確針對(duì)不同的雷害故障進(jìn)行針對(duì)性的分析，再結(jié)合以上山區(qū)線路和平原、丘陵地區(qū)的線路的特點(diǎn)，加以分析，才能獲得最好的避雷方案。

首先我們必須清楚，雷擊主要是使大地感應(yīng)電荷中和雷云中的異種電荷，而由雷云造成的過(guò)電壓通過(guò)線路桿塔建立放電通道，導(dǎo)致線路絕緣擊穿，這種過(guò)電壓也稱為大氣過(guò)電壓，而且這些大氣過(guò)電壓可以分為兩種類型，一種是感應(yīng)雷過(guò)電壓，一種是直擊雷過(guò)電壓。這樣，我們就可以明白接地裝置的完好與雷害是有直接相關(guān)的原因的。

輸電線路感應(yīng)雷過(guò)電壓最大可達(dá)到400KV 左右，這種線路的電壓尤其對(duì)35KV 及以下線路絕緣產(chǎn)生很大的威脅，但對(duì)于110KV 及以上線路絕緣威脅很小，鑒于這一點(diǎn)，110kV及以上輸電線路雷擊故障多由直擊雷引起，而且接地裝置的完好與雷害是有直接相關(guān)的原因的。不論是反擊還是饒擊形式的直擊雷，都對(duì)線路安全運(yùn)行存在著很大的隱患。在采取各種防雷措施之前，我們必須準(zhǔn)確針對(duì)不同的雷害故障進(jìn)行針對(duì)性的分析，徹底搞清楚雷擊的性質(zhì)，加以分析，才能獲得有針對(duì)性的避雷方案。應(yīng)該對(duì)雷擊性質(zhì)進(jìn)行有效分析，才能達(dá)到很好的防雷效果。

3 輸電線路防雷技術(shù)措施

我國(guó)目前采取了很多的防雷措施，這些措施的目的就是為了將雷擊影響的概率降到最低，使我國(guó)電力系統(tǒng)安全正常有效的運(yùn)行。然而對(duì)于輸電線路來(lái)講，受雷擊的影響概率時(shí)卻也因?yàn)楦鞯氐牡匦我蛩匾约捌渌脑?，而各不相同。所以，我?guó)由于很多地方的地形因素不同，環(huán)境因素不同，地質(zhì)因素和經(jīng)濟(jì)因素的不同，導(dǎo)致需要輸電線路安裝的質(zhì)量也不同。所以在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展輸電線路的防雷技術(shù)的研究難度比較大。同時(shí)防雷措施的制定還應(yīng)該考慮成本，盡量使資源的利用最大化，盡量節(jié)約電力系統(tǒng)的投資成本，為此，除去安裝必要的防雷裝置以外，以下幾個(gè)具體的環(huán)節(jié)必須要重視。

（1）加強(qiáng)絕緣和采用不平衡絕緣方式

我們必須針對(duì)不同的情況，比如在一些雷電活動(dòng)強(qiáng)烈地段、進(jìn)線段及大跨越高桿塔，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)卦黾咏^緣子片數(shù)。這些絕緣子片數(shù)，會(huì)盡量拉開(kāi)導(dǎo)線和避雷線間的距離，從而達(dá)到加強(qiáng)絕緣的目的。除此之外，采用不平衡絕緣方式能最大化地可避免雙回線路在遭受雷擊時(shí)同時(shí)跳閘。這樣的話，當(dāng)碰雷擊情況時(shí)，由于兩回路的絕緣子片數(shù)不同，絕緣子片數(shù)少的一回路先閃絡(luò)，閃絡(luò)后的導(dǎo)線相當(dāng)于避雷線，增加了對(duì)另一回路導(dǎo)線的耦合作用，相對(duì)而言，提高了另一回路的耐雷水平，使之不發(fā)生閃絡(luò)，保持連續(xù)供電。

（2）減小外邊相避雷線的保護(hù)角或者采用負(fù)電保護(hù)

由于山坡的特殊地勢(shì)，使得桿塔防雷不能形成實(shí)際保護(hù)的防雷保護(hù)角，這樣一來(lái)，容易導(dǎo)致線路閃絡(luò)發(fā)生的概率增加，導(dǎo)致電網(wǎng)無(wú)法正常運(yùn)行。除此之外，我們還應(yīng)該根據(jù)實(shí)際山區(qū)線路的特點(diǎn)，計(jì)算出校驗(yàn)桿塔有效保護(hù)角，這之中必須考慮到有效屏蔽角，這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的防雷方案才能更大程度上的減少雷電繞擊。

（3）安裝避雷器

通過(guò)避雷裝置的架設(shè)，安裝避雷器來(lái)將雷電流泄放到大地，雖然不能完全消除感應(yīng)過(guò)電壓，但能在程度上減輕，這樣一來(lái)，就能在一定程度上更加能保障輸電線路及設(shè)備的安全。

（4）接地裝置的處理

對(duì)于土壤電阻率較高地區(qū)，應(yīng)選擇更換接地網(wǎng)形式和置換土壤的方法，從而達(dá)到降阻的目的。不僅如此，我們還應(yīng)該進(jìn)行桿塔接地電阻測(cè)量，有針對(duì)性地改進(jìn)操作的方法。還有，要不定期地對(duì)這些架空地線、接地引下線、地網(wǎng)相互之間的連接狀況進(jìn)行檢查和整改。

（5）裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置

因?yàn)榫€路絕緣一般來(lái)說(shuō)有自我修復(fù)的功能，所以大多數(shù)能夠自行消除雷擊造成的閃絡(luò)事故引起線路跳閘。因此，安裝自動(dòng)重合閘裝置對(duì)于降低線路的雷擊事故率有相當(dāng)大的意義。

（6）加強(qiáng)雷電監(jiān)測(cè)，消除設(shè)備隱患

根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，在雷擊閃絡(luò)中，單相閃絡(luò)出現(xiàn)的概率最多，但是連閃的隱患也很大。所以，故障巡查時(shí)，不應(yīng)該僅僅單點(diǎn)排查，而應(yīng)該全面整查。對(duì)110kV 及以上輸電線路的，雷電定位系統(tǒng)就派上用場(chǎng)了，雷電定位系統(tǒng)是一種全自動(dòng)實(shí)時(shí)雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。這個(gè)定位系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)雷電監(jiān)測(cè)，能夠精確快速的定位故障發(fā)生點(diǎn)，大大提升工作效率。這個(gè)系統(tǒng)的引進(jìn)減少了事故排查的時(shí)間和成本，能夠節(jié)省不少的人力物力。

4 輸電線路關(guān)于防雷技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)以往的實(shí)際電網(wǎng)線路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)輸電線路防雷措施的實(shí)際應(yīng)用必須明確下來(lái)。對(duì)于各級(jí)電壓的輸配電線路，安裝自動(dòng)重合閘裝置是最好的選擇，對(duì)于35KV 及以下電壓等級(jí)依據(jù)要求來(lái)確定短線路。這樣，線路中斷的影響能降到最低，能保證正常電線網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，防雷措施這時(shí)才更有意義。

除了以上的步驟之外，各級(jí)電壓線路還應(yīng)采取如下方面的措施：（1）220KV 及其以下輸電線路應(yīng)在其沿線進(jìn)行雙避雷針線的架設(shè)，在雷擊頻繁的地方更要注意。（2）在220KV線路沿線更加適合雙避雷線的搭設(shè)，少雷互宜沿線更加適合單避雷線，一般保護(hù)角約為20 度。對(duì)接地裝置加以改善，以降低接地電阻，強(qiáng)化輸電線路絕緣，必要時(shí)進(jìn)行耦合地線的架設(shè)。（3）按照正常情況而言，110KV 線路沿全線進(jìn)行避雷線的架設(shè)，在雷電活潑高度頻繁的地區(qū)或山區(qū)，應(yīng)該以雙避雷線為主。對(duì)于小雷區(qū)而言，不需要全線搭設(shè)避雷線，但是應(yīng)該要安裝自動(dòng)重合閘裝置。（4）平均年雷暴數(shù)在30 以上且負(fù)荷重要的地區(qū)，全線搭設(shè)避雷針為宜。按照正常情況而言，10KV 線路可不沿全線搭設(shè)避雷線，對(duì)于這部分線路通常都采用經(jīng)消弧線接地或中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式，來(lái)使線路耐雷水平得到提高。（5）對(duì)于3KV 到10KV 鋼筋混凝土桿的配電線路，宜采用瓷或其他絕緣橫桿，對(duì)于要求高，缺乏可靠性的線路宜采用高壓等級(jí)絕緣桿，以強(qiáng)化線路絕緣。并應(yīng)將自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作時(shí)間盡可能地縮減，以達(dá)到有效減少雷擊跳閘事故的目的。

通過(guò)采取相應(yīng)的措施，使得輸電線路高頻保護(hù)通道故障出現(xiàn)的次數(shù)盡可能地減少，要注意以下幾點(diǎn)。第一，高頻保護(hù)投產(chǎn)試驗(yàn)對(duì)于必須嚴(yán)格指標(biāo)，嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，故障巡查時(shí)，不應(yīng)該僅僅單點(diǎn)排查，而應(yīng)該全面整查，這樣才可能使隱患降到最低。第二，對(duì)于高頻通道繼電保護(hù)，要在結(jié)合濾波器與高頻電纜芯及收發(fā)訊機(jī)與高頻電纜芯連接處分別串聯(lián)電容器，使得這些基本措施比如接地措施更加完善，增加其可靠性。第三，使用目前相對(duì)而言更加安全穩(wěn)定的縱聯(lián)保護(hù)措施。就從電力系統(tǒng)維護(hù)的安全性和穩(wěn)定性而言，縱聯(lián)保護(hù)已經(jīng)成為220kV 及以上輸電線路的最主要、最基本的重要保護(hù)之一。縱聯(lián)保護(hù)相對(duì)而言要求較高，需要有專用的高頻收發(fā)信機(jī)以及高頻加工設(shè)備，并且需要保護(hù)專用載波通道，這些成本都是非常大的，正是由于這些經(jīng)濟(jì)方面的原因，導(dǎo)致目前無(wú)法大范圍的使用這項(xiàng)技術(shù)保護(hù)措施。若是能夠在不加設(shè)專用載波通道的情況下，就可以通過(guò)通信調(diào)度復(fù)用載波機(jī)傳送縱聯(lián)保護(hù)高頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)輸電線路的高頻保護(hù)，就能使得這項(xiàng)措施發(fā)揮更大的現(xiàn)實(shí)意義。

5 結(jié)束語(yǔ)

電力輸送過(guò)程中的雷擊現(xiàn)象是復(fù)雜的，目前可行的防雷技術(shù)措施也是相對(duì)的。降低雷害概率，減少雷擊線路輸電安全事故，需要廣大電力工程專業(yè)人員充分發(fā)揮技術(shù)才能，依靠科技創(chuàng)新，在實(shí)踐中不斷探索，積累經(jīng)驗(yàn)，完善輸電線路的防雷設(shè)施，開(kāi)發(fā)更有效的防雷措施。

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